Корнубианский батолит - Cornubian batholith
Cornubian батолит большая масса гранита рок, образованная около 280 миллионов лет назад, который находится под много Корнуолле , на юго-западном полуострове Великобритании . Основные открытые массы гранита видели на Dartmoor , Бодмин Мур , Санкт - Остелл , Carnmenellis , Край Земли и Силли . Интрузия связана со значительными количествами минералов, в частности касситеритом , оловянной рудой, добываемой примерно с 2000 года до нашей эры. Другие минералы включают фарфоровую глину и руды меди , свинца , цинка и вольфрама .
Он получил свое название от Корнубия , средневекового латинского названия Корнуолла.
Протяженность и геометрия
Батолит большая масса интрузивных пород , образованных от кристаллизации расплавленной породы под поверхность Земли ( магмы ). На основании гравиметрических и магнитно- геофизических данных интерпретируется, что батолит простирается примерно от 8 ° з.д., более чем в 100 км к юго-западу от островов Силли, до восточной окраины Дартмура. Отрицательная аномалия силы тяжести, вызванная относительно низкой плотностью гранитов по сравнению со средней континентальной корой , носит линейный характер и имеет тенденцию к юго-западу-северо-востоку, параллельную той, которая связана с гранитом Haig Fras .
Форма батолита и взаимосвязь между отдельными плутонами и основной массой гранита оставались полностью спекулятивными до тех пор, пока гравиметрические данные не начали использоваться для ограничения толщины и формы батолита путем моделирования. Первоначальная работа Мартина Ботта предполагала, что батолит имел в целом трапециевидную форму с основанием к батолиту на расстоянии примерно 10–12 км. Однако современное понимание формы гранитного плутона предполагает, что большинство из них относятся к лакколиту или лополиту . Сравнение с другими примерами предполагает, что мощность отдельных плутонов будет в диапазоне 3–5 км, исходя из ширины их обнажений. Объем батолита оценивался в 1989 году примерно в 68 000 кубических километров.
Формирование
.jpg)
Cornubian батолит образуется во время раннего пермского периода, примерно от 300 до 275 млн лет (млн лет назад) на поздней стадии горообразования событие , известное как горообразования Variscan как сюита поздних орогенных гранитов. Было высказано предположение, что растяжение земной коры ( расширение коры ) позволило гранитным магмам перейти на более высокие уровни коры. Данные изотопов неодима и стронция предполагают, что магмы, которые сформировали батолит, были в основном результатом частичного плавления нижней коры с незначительным компонентом базальтовой магмы из мантийного источника. Этот нижний коровый источник, вероятно, состоял как из метаосадочных, так и из метавулканических пород протерозойского возраста (возраст от 2500 миллионов до 542 миллионов лет).
Когда расплавленная порода охлаждалась примерно до 1000 по Цельсию, она затвердевала, кристаллизовалась и образовывались трещины вдоль вертикальных швов. Со временем сланцевые и песчаные породы, покрывающие гранит, подверглись эрозии, обнажив гранит в таких областях, как Дартмур и Бодмин-Мур. Гранит также расширился и образовались горизонтальные швы. Эти стыки наиболее отчетливо видны на обнаженных кусках скалы, таких как Торс Дартмура и Бодмин Мур. По мере дальнейшего разрушения гранита остаются блоки размытого гранита, известные как клитер.
Сроки
Примерный возраст заложения корнубийского батолита был известен до того, как методы радиометрического датирования стали обычным явлением, исходя из наблюдаемых взаимосвязей с осадочными породами - как теми, которые образовались до вторжения, так и отложились после него. Самыми молодыми породами, в которые внедряются граниты, являются образования каменноугольного периода Crackington и Bealsmill от Намюра до нижнего вестфальского возраста. Это дает нижнюю границу времени залегания гранита около 310 млн лет назад.
Самый ранний экземпляр гранитных обломков (фрагментов гранита, которые выветрились и стали частью новой осадочной породы) в более молодых осадочных толщах происходит из позднепермских отложений Сент-Сайрес . Это дает верхнюю границу около 250 млн лет.
Предполагаемый возраст внедрения по этим свидетельствам от позднего карбона до ранней перми был подтвержден радиометрическим датированием, хотя он показал, что отдельные интрузии были внедрены в течение значительного временного интервала. Самым ранним датированным крупным вторжением является плутон Карнменеллис, возраст 293,1 ± 3 млн лет. Самый молодой датированный гранит - южная часть плутона Лэндс-Энд, прорвавшаяся 274,5 ± 1,4 млн лет назад. Самая ранняя зарегистрированная магматическая активность - это вторжение небольшого массива Хемердон на юго-западный фланг Дартмурского плутона в период 298,3 ± 2,3 млн лет. Нет очевидных систематических различий в возрасте плутонов по сравнению с их положением в батолите. Это говорит о том, что батолит вырос в результате слияния серии отдельных интрузий за период около 25 млн лет.
Механизм размещения
Как и в случае со всеми крупными интрузивными телами, метод, с помощью которого были размещены плутоны батолита, является предметом споров из-за космической проблемы добавления таких больших масс в верхнюю кору. Было предложено четыре основных механизма; остановка , диапиризм , разломы растяжения и поднятие вышележащих вмещающих пород над лакколитическим порогом с относительно небольшим вертикальным питателем дамб .
Свидетельства о стопорном механизме были описаны локально на окраине интрузии Трегоннинг, где серия интрузивных пластов простирается от зоны кровли интрузии в вмещающих породах. Хотя когда-то считалось, что плутон Лендс-Энд имеет диапирическое происхождение, теперь интерпретируется, что его размещение было обусловлено перемещениями разломов во время регионального расширения.
Плутоны
Отдельные плутоны , составляющие корнубский батолит, можно в общих чертах разделить на пять основных литологий: два слюдяных, мусковитовых, биотитовых, турмалиновых и топазовых гранита, каждый из которых назван в честь своего отличительного минерала. Двуслюдяные и мусковитовые граниты более древние и могут быть найдены в Карнменеллисе, Бодмин и на островах Силли, тогда как более молодые биотитовые и турмалиновые граниты находятся в плутонах Лэндс-Энд, Сент-Остелл и Дартмур. Топазовые граниты обнажаются в плутонах Трегоннинг, Лендс-Энд и Сент-Остелл.
Дартмур
Это самая большая открытая площадка из гранита, которая также является самой восточной частью батолита. Гранит состоит из двух основных типов: крупнозернистый гранит с множеством крупных мегакристаллов щелочного полевого шпата и крупнозернистый гранит с небольшим количеством мегакристаллов. К юго-западу находится область крупнозернистого гранита с мелкими мегакристами и несколько небольших обнажений мелкозернистого гранита, особенно в юго-восточной части обнажения. Интерпретация гравитационного поля над этим плутоном позволяет предположить, что он имеет пластинчатую форму толщиной почти 10 км, а корень на его южном конце простирается до глубины около 17 км, что может представлять канал, по которому магма проникала в мелководные слои земной коры. уровни. Судя по всему, он был внедрен на границе между девонскими и каменноугольными породами. Уран-свинцовое знакомство из монацита от этого вторжения дает заложение возрасту 278.2 ± 0.8 млн лет и 280,4 ± 1,2 млн лет .
Бодмин Мур
Плутон Бодминских болот состоит в основном из крупнозернистого гранита с множеством мелких мегакристаллов. Ближе к центру и западному краю обнажения встречаются более мелкие тела мелкозернистого гранита. Гравиметрические данные предполагают, что этот плутон имеет форму утолщенного клина с юго-юго-востока, достигая максимальной высоты около 7 км. Монацит из этого плутона дает возраст внедрения 291.4 ± 0.8 млн лет.
St Austell
Плутон Сент-Остелл состоит из крупнозернистого мегакристического гранита с крупными мегакристами на западном и восточном концах обнажения. Центральная часть плутона также крупнозернистая, но без мегакристов. Между бедными центральными мегакристами и крупными крупнозернистыми гранитами, богатыми мегакристаллами, на западном конце развиты среднезернистые граниты с литий-слюдой. Более мелкие тела мелкозернистого гранита встречаются в центральной части обнажения и в западном конце. Данные гравиметрии показывают, что этот плутон имеет клиновидную форму, как и плутон в Бодмине. Монацит дает возраст залегания этого плутона 281,8 ± 0,4 млн лет.
Карнменеллис
Плутон Карнменеллис и меньшее вторжение Карн Бреа кажутся частью единого интрузивного тела. Центральная часть обнажения Карнменеллис представляет собой среднезернистый гранит с небольшим количеством мегакристаллов. Основная часть основного обнажения и массивов Карн-Бреа и Карн-Марта состоит из крупнозернистого мегакристического гранита с мелкими мегакристаллами. Небольшие тела мелкозернистого гранита встречаются к западу от обнажения Карнемеллис. Форма этого плутона интерпретируется как пласт толщиной около 3 км с почти центральным корнем, простирающимся до глубины около 7 км. Скважины в Rosemanowes, которые простираются на глубину более 2,5 км, показали очень небольшое изменение петрографического состава гранита с глубиной в этом плутоне. Монацит дает для этого плутона возраст внедрения 293,7 ± 0,6 млн лет.
Трегоннинг-Годольфин
Гранит Трегоннинг и Гранит Годольфина - два отдельных гранитных тела на южном побережье Корнуолла. Гранит Трегоннинг в основном представляет собой среднезернистый литиево-слюдяной гранит с телом мелкозернистого гранита, развитым к северо-западу от обнажения. Он обладает уникальным химическим составом и отличается от гранита, обнаруженного в гранитах Карнменеллиса и Лендс-Энд, вероятно, образуясь другим способом. Гранит Годольфина минералогически и химически подобен находящемуся поблизости граниту Карнменеллиса, хотя и более мелкозернистый.
Конец земли
Плутон Лендс-Энд в основном представляет собой крупнозернистый гранит с множеством крупных мегакристаллов. В центре есть область, бедная мегакристами, и по всему обнажению есть несколько мелких и средних масс мелкозернистого гранита. Датирование проводилось на образцах ксенотима и монацита из мелкозернистого гранита и основного крупнозернистого гранита соответственно. Это дает возраст внедрения 279,3 ± 0,4 млн лет для мелкозернистого гранита и 274,8 ± 0,5 млн лет для гранита основной фазы. Это различие согласуется с тем, что мелкозернистый гранит является навесом над крупнозернистой гранитной интрузией основной фазы.
Острова Силли
Все острова Силли имеют гранитную основу. Преобладающий тип породы - мегакристический биотитовый гранит, хотя мегакристы относительно небольшие. В центре плутона развит среднезернистый гранит с небольшим количеством мегакристаллов, большим количеством турмалина и меньшим количеством биотита, чем основная разновидность. Монацит из этого плутона предполагает возраст внедрения 290,3 ± 0,6 млн лет.
Хейг Фрас
Это подводное обнажение длиной 45 км находится в 95 км к северо-западу от островов Силли, поднимаясь в одном месте до 38 м ниже уровня моря. В отличие от большинства гранитов корнубийского батолита, здесь граниты мелкие и среднезернистые и в целом не содержат мегакристаллов. Он был вторгся 277 млн лет назад и считается, скорее всего, отдельным, но связанным интрузивным телом, идущим параллельно корнубскому батолиту.
Другие вторжения
Мелкие гранитные интрузии присутствуют на всей территории полуострова. В некоторых случаях гранитные тела были обнаружены по минерализации над ними, даже если сам интрузия не была обнаружена.
Ряд второстепенных интрузий обнаружен в вмещающих породах и в самих гранитах. Распространенные типы - пегматиты , аплиты и эльваны .
Минералогия и химия гранита и других пород
Гранит
Основная порода, образующая батолит, - гранит , образовавшийся при медленном охлаждении магмы , покрытый 2–3000 м сланца и песчаника. Медленное охлаждение дало время для образования кристаллов в граните, которые были достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, что придало ему зернистый вид. Эти зерна состоят в основном из кварца , полевого шпата и биотита . Гранит, как правило, крупнозернистый, а в некоторых местах очень крупнозернистый или пегматитовый (зерна крупнее 3 см). Отличительная особенность - крупные вкрапленники калиевого полевого шпата длиной в несколько сантиметров.
Химический состав и минералогия гранитов варьируются от одного места к другому, но все они классифицируются по классификации Chappell & White как имеющие S-тип , что означает, что в конечном итоге они происходят из протолита осадочных пород .
Минералогия
Корнубианские интрузии сложены в основном двуслюдяными гранитами (содержащими как мусковит, так и биотит ). Литий- слюдистый гранит образует менее распространенный тип, встречающийся только в плутоне Сент-Остелл и некоторых более мелких интрузиях. Многие граниты содержат крупные вкрапленники щелочного полевого шпата. В некоторых местах первоначальный гранит был модифицирован, чтобы сформировать турмалинсодержащий гранит, называемый люксуллианитом . Эта турмалинизация произошла на поздних стадиях охлаждения гранита, так как полевой шпат и слюда были частично заменены турмалином.
Химия
Двуслюдяные граниты сильно глиноземистые - в них высокое соотношение оксида алюминия к оксидам натрия и калия. У них также низкое соотношение натрия и калия и в целом высокий уровень щелочей. Граниты сильно обогащены литием , бором , цезием и ураном и умеренно фтором , галлием , германием , рубидием , оловом, танталом , вольфрамом и таллием . Учитывая общий химический состав, уровень фосфора также высок. Стронций, барий и элементы от скандия до цинка относительно обеднены. Этот химический состав соответствует частичному плавлению источника, состоящего из грейвакков (разновидность песчаника). Смоделированы условия, при которых образуются расплавы, при температуре 770 ° C и ограничивающем давлении 50 МПа .
Различия в химии были обнаружены между более ранней группой плутонов (острова Силли, Карнменеллис и Бодмин-Мур) и более поздней группой (Лэндс-Энд, Сент-Остелл и Дартмур). Ранняя группа гранитов содержит больше алюминия, чем более поздняя, и имеет более крутые склоны на графиках зависимости содержания церия от иттрия . В поздней группе встречаются более распространенные ксенолиты микрогранитов основного состава .
Граниты обычно богаты аммонием по сравнению со средними гранитами по всему миру. Также существуют значительные различия между отдельными плутонами: в среднем 11 частей на миллион для Дартмура по сравнению с 94 частями на миллион для Бодмин-Болота. Концентрация аммония в этих гранитах хорошо коррелирует с их исходными значениями. 87
Sr / 86
Отношения Sr и их светимость . Относительно высокое содержание аммония интерпретируется как указание на то, что граниты произошли из осадочного протолита или были загрязнены из такого источника после внедрения на высокие уровни земной коры.
Ассоциированные метаморфические и метасоматические породы
По краям многих плутонов вмещающие породы были преобразованы под воздействием тепла в процессе, известном как контактный метаморфизм . Последствия этого можно увидеть на расстоянии до 4 миль от гранита в области, называемой метаморфическим ореолом. Эффект от этого процесса зависит от типа нагретых горных пород и их удаленности от интрузии. Мелкозернистые осадочные породы преобразовались в роговики и минералы, такие как амфибол , пироксен . На большем удалении от плутонов единственное свидетельство метаморфизма - пятна в этих породах. Гранат образовался в известковых породах, а также в амфиболе и пироксене . Метаморфизм нефритов в целом привел к образованию роговообманково - плагиоклаз пород.
Особенностью гранитов батолита является высокое содержание летучих компонентов. Богатые ими флюиды сильно повлияли на вмещающие породы и, в некоторых случаях, на сами граниты в процессе, называемом метасоматозом. Первой признанной фазой является щелочной метасоматоз (где щелочные компоненты усиливаются), который произошел внутри и по краям гранита. Калий - метасоматизм последовало натрия -metasomatism. Наконец, произошел кислотный метасоматоз (обогащение кислотными компонентами и истощение щелочей), приведший к образованию грейзенов и турмалинов.
Минеральное образование
Рядом с батолитом находятся большие залежи полезных ископаемых, которые разрабатывались тысячелетиями. Около 2000 г. до н.э. местность была известна своим оловом. Минералы образуются, когда флюиды выходят из трещин в горячем граните при его охлаждении, и обычно обнаруживаются в жилах или смываются потоками с образованием аллювия . Месторождения полезных ископаемых связаны с множеством залежей и трещин, которые круто падают и пересекают как граниты, так и вмещающие породы. Рудоносные залежи имеют длину до нескольких километров и среднюю ширину от 0,5 до 3 м.
Этапы минерализации
Существует четыре признанных этапа минерализации, связанных с различными условиями, поскольку гранит медленно остывает. Каждый этап связан с различными температурами, экономических месторождений различных металлов и различных жильных минералов. Первые три стадии были связаны с проникновением и охлаждением батолита, в то время как четвертая стадия могла быть вызвана выделением тепла, связанным с радиоактивными материалами в граните.
- Этап 1 - экзоскарнс
- Самая ранняя фаза минерализации произошла во время внедрения гранита. Горячая вода из магмы, которая была богата кремнеземом, железом, алюминием и магнием, смешивала и растворяла сланцы и метабазальты и превращала их в экзоскарны в процессе, называемом метасоматизмом , когда химический состав горных пород изменяется горячей водой или другими жидкостями. Типичные минералы, образовавшиеся в это время, включают гранат , пироксен , эпидот , богатые хлором амфиболы , малаяит , везувианит , сидерит и аксинит . Скарны могут содержать небольшое количество олова , меди , железа и мышьяка . Эти минералы образовались примерно в то же время, что и кристаллизация плутона, с которым они связаны. Температуры, связанные с этой стадией, составляли 375–450 ° C.
- Этап 2 - жилы с грейзеновыми краями, жилы турмалина и брекчии.
- Вторая признанная фаза минерализации включала преобразование гранита высокотемпературными поздними магматическими флюидами, богатыми летучими веществами, с образованием грейзена и турмалина . Обнаружены жилы касситерита (оксид олова) и вольфрамита (минерал, содержащий железо, марганец и вольфрам), связанные с грейзенами, первые отложены из-за высокой солености и низкого содержания CO.
2 , флюидов и последних низкой соленостью, высоким CO
2 жидкости. Москвичи в грейзенах дают возраст похолодания, аналогичный магматическим мусковитам в соответствующем граните.
- Этап 3 - основная фаза минерализации
- Третья и основная фаза минерализации произошла на более поздней стадии и при более низких температурах (200–400 ° C) по мере охлаждения интрузии гранитов. Жидкости, циркулирующие в вмещающих породах, выщелачивали олово, медь и мышьяк и откладывали их в жилах, которые обычно лежат на оси восток-запад. Типичная заполнения этих вен кварца -tourmaline- хлорит -sulfide- флюорита , с олова, меди, свинца, цинка, железа и мышьяка сульфиды. Эта минерализация на 25–40 млн лет позже возраста внедрения плутона Карнменеллис. Эти жилы - главный экономически полезный источник полезных ископаемых.
- Этап 4 - кросс-курс
- Четвертая и последняя стадия минерализации была фазой с самой низкой температурой (100-170 ° C) и связана с жилами, содержащими множество металлических элементов (свинец, цинк, серебро и уран ). Жилы лежат на оси север-юг или северо-запад-юго-восток и известны как «перекрестки», потому что они пересекают более ранние жилы с восточно-западным простиранием. Минералы Gangue включают кварц, барит и флюорит. Исследования включений кварцевых флюидов показали, что флюиды, вызывающие эту стадию, похожи по составу на глубокие осадочные рассолы , богатые натрием, кальцием и хлором. Этот рассол происходил из пермо-триасовых осадочных пород, которые когда-то покрывали всю территорию. Эти скалы до сих пор сохранились на юго-западных подходах к Ла-Маншу . Свидетельства влияния морской воды предполагают, что минерализация началась не раньше, чем во время вторжения моря в позднем триасе . Высокий тепловой поток от гранитов способствовал циркуляции жидкости.
Китайская глина
Большие экономические месторождения китайской глины находятся на юго-западе полуострова, в частности в Ли Мур на западной окраине Дартмура и в районе Сент-Остелл. Китайская глина образовалась в результате изменения полевого шпата в процессе, известном как каолинизация. До сих пор ведутся споры о происхождении и возрасте этих отложений, но обычно считается, что они возникают в результате циркуляции метеорной воды (дождевой или снежной) на поздней стадии охлаждения батолита. Согласно одной из теорий, каолинизация возникла в результате интенсивного супергенного выветривания в тропическом или теплом климате в период от мела до кайнозоя , основываясь на исследованиях D / H и 18
O / 16
О соотношения.
Рекомендации
Источники
- Селвуд, ЭБ; Дурранс, EM; Бристоу, CM (1998). Геология Корнуолла . Университет Эксетера Пресс. ISBN 978-0-85989-432-6 .
Внешние ссылки
- Веб-сайт Ника ЛеБутьилье по геологии Корнуолла
- D.Phil Ника ЛеБутилье. Тема диссертации: Тектоника варисканского магматизма и минерализации в Юго-Западной Англии (2002), Том 1 и Том 2 .